盧秉林，包興國，張久東，楊新強(qiáng)，曹衛(wèi)東

(1．甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所，甘肅 蘭州730070;2．農(nóng)業(yè)部甘肅耕地保育與農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測實驗站，甘肅 蘭州730070;3．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京100081)

利用植物生長過程中所產(chǎn)生的全部或部分綠色體，直接或異地翻壓或者經(jīng)堆漚后施用到土地中作肥料的綠色植物體統(tǒng)稱為綠肥［1］。綠肥作為一種重要的有機(jī)肥料，在減少化肥用量［2-4］、提高作物產(chǎn)量［4-8］、改善作物品質(zhì)［9-10］、培肥土壤地力［11-14］和保護(hù)生態(tài)環(huán)境［15］等方面起到了積極的作用，同時也是解決飼草來源、促進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展的有力保證［16］。然而由于20 世紀(jì)80 年代綠肥生產(chǎn)利用的停滯，綠肥品種資源的搜集和整理工作也被擱淺，導(dǎo)致當(dāng)前生產(chǎn)上應(yīng)用的綠肥作物品種大多是30 年前甚至更久以前的品種，這些品種種性混雜、退化、產(chǎn)草量嚴(yán)重下降［17-18］。雖然目前國內(nèi)許多綠肥研究者為了保護(hù)綠肥資源，在種質(zhì)資源的篩選及引進(jìn)方面做了大量工作，但是，我國地域廣闊，氣候差異大，土壤類型比較豐富，綠肥的地域性較強(qiáng)，南北種植的綠肥品種存在很大差異［19］，因此，加強(qiáng)綠肥品種資源研究，有針對性地篩選地方優(yōu)良種質(zhì)資源是發(fā)展綠肥生產(chǎn)的當(dāng)務(wù)之急。箭筈豌豆(Vicia sativa)是一種優(yōu)良的飼料和綠肥兼用作物，是生產(chǎn)中使用較為普遍的一類綠肥種質(zhì)資源。本研究通過對42 份箭筈豌豆種質(zhì)資源進(jìn)行研究評價，以期為甘肅的綠肥種植篩選優(yōu)良的箭筈豌豆品種。

1 材料與方法

1．1 試驗區(qū)概況

試驗于2013 年在甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院武威綠洲農(nóng)業(yè)試驗站進(jìn)行，屬中溫帶內(nèi)陸干旱荒漠區(qū)，試驗地海拔1 504 m，年降水量150．0 mm，年蒸發(fā)量2 021 mm，年均溫度7．7 ℃，無霜期150 d，日照時數(shù)3 023 h，≥10 ℃的有效積溫為3 016 ℃·d，年太陽輻射總量140 ～158 kJ·cm－2，屬于典型的兩季不足、一季有余的自然生態(tài)區(qū)。

1．2 試驗設(shè)計

試驗采用隨機(jī)區(qū)組排列，供試的42 份箭筈豌豆品種分別為蘇箭3 號、隴箭1 號、西牧820、333/A、山西春箭碗、MB5/794、波蘭箭碗、葡2105-8、S79-11、草原791、麻色箭碗、野豌豆、黑龍江箭碗、山東箭碗、匈牙利、95-99、新疆箭碗、7501、羅267、煙臺箭碗、324、淮箭1 號、中752、大莢箭碗、78-11、蘇箭4 號、B65、79-2、22216、雁玉二號、異葉箭碗、2638、鹽城青、652、102、中741、2637、326、紅旗頭箭碗、104、328、黑皮箭碗。小區(qū)面積為2．5 m ×6．0 m，行距0．3 m，穴距10 cm，每穴兩株。3 次重復(fù)。播前結(jié)合翻耕施N 75、P2O5120 kg·hm－2，其中氮素用尿素、磷素用重過磷酸鈣。生育期內(nèi)適時灌水除草。收獲時各小區(qū)單打單收，風(fēng)干計產(chǎn)，同時各小區(qū)隨機(jī)收獲20 株進(jìn)行常規(guī)考種。

1．3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003 和SPSS 19．0 進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 箭筈豌豆各性狀指標(biāo)含量的基本統(tǒng)計量

從42 份箭筈豌豆種質(zhì)資源各性狀指標(biāo)含量的基本統(tǒng)計結(jié)果(表1)可以看出，各性狀指標(biāo)中，結(jié)莢高度的變異最大，變幅在12．20 ～72．40 cm，變異系數(shù)為34．15%;生育期的變異最小，變幅在95 ～148 d，變異系數(shù)為11．43%;株高、單株莢數(shù)和單株粒數(shù)3 個指標(biāo)的變異范圍相近，變異系數(shù)在25．00%左右;莢粒數(shù)和百粒重的變異范圍相近，變異系數(shù)分別為15．69%和13．78%;籽粒產(chǎn)量和鮮草產(chǎn)量的變異范圍相近，變異系數(shù)分別為20．00%和20．60%。

表1 箭筈豌豆各性狀指標(biāo)的基本統(tǒng)計量Table 1 Basic statistical of the trait indices of Vicia sativa

表2 箭筈豌豆各性狀指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)矩陣Table 2 Correlation coefficients matrix of traits indices of Vicia sativa

2．2 箭筈豌豆各性狀指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

從箭筈豌豆各性狀指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)矩陣(表2)可以看出，箭筈豌豆的鮮草產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量與單株莢數(shù)、單株粒數(shù)之間均極顯著相關(guān)(P ＜0．01)，與株高呈顯著相關(guān)(P ＜0．05)，說明單株莢數(shù)和單株粒數(shù)是構(gòu)成箭筈豌豆產(chǎn)量的主要要素，其次是株高。單株莢數(shù)與株高、單株粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與結(jié)莢高度呈顯著正相關(guān)，而與莢粒數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。單株粒數(shù)與單株莢數(shù)、籽粒產(chǎn)量和鮮草產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，與株高和莢粒數(shù)呈顯著正相關(guān)，而與百粒重呈極顯著負(fù)相關(guān)。

2．3 箭筈豌豆各性狀指標(biāo)的主成分分析

按照特征值大于1 可以確定出主成分個數(shù)為4(表3)。其中前4 個主成分貢獻(xiàn)率分別為44．72%、18．74%、16． 18%和11． 32%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到了90．97%，特征值之和達(dá)到了8．20，占絕對優(yōu)勢，表明這4 個主成分可以表征箭筈豌豆的株高、結(jié)莢高度、單株莢數(shù)、莢粒數(shù)、單株粒數(shù)、百粒重、生育期、籽粒產(chǎn)量和鮮草產(chǎn)量9 個指標(biāo)所反映的信息。

籽粒產(chǎn)量、鮮草產(chǎn)量、單株粒數(shù)和單株莢數(shù)在第1 主成分上的載荷值較大，且均為正向負(fù)荷，載荷值分別為0．973、0．966、0．860 和0．819(表4)，說明籽粒產(chǎn)量、鮮草產(chǎn)量、單株粒數(shù)和單株莢數(shù)與第1 主成分之間的相關(guān)性高，即這4 個指標(biāo)與箭筈豌豆關(guān)系密切，可以反映箭筈豌豆性狀的優(yōu)劣。結(jié)莢高度和株高在第2 主成分上的載荷值較大，且均為正向負(fù)荷，載荷值分別為0．952 和0．911，說明結(jié)莢高度和株高是在第1 主成分的基礎(chǔ)上進(jìn)一步反映箭筈豌豆品種優(yōu)劣的性狀指標(biāo)。莢粒數(shù)在第3 主成分上的載荷值較大，且為正向負(fù)荷，說明其是繼第1、2 主成分之后又一反映箭筈豌豆品種優(yōu)劣的性狀指標(biāo)。生育期與百粒重在第4 主成分上的載荷值較大，其中生育期為正向負(fù)荷，百粒重為負(fù)向負(fù)荷，說明該主成分在一定能程度上也能夠反映箭筈豌豆品種的優(yōu)劣。

表3 箭筈豌豆各性狀指標(biāo)主成分的特征值與方差貢獻(xiàn)率Table 3 Eigenvalues and variance contribution rate of the main component of trait indices of Vicia sativa

表4 旋轉(zhuǎn)后主成分因子載荷Table 4 Rotated main component factor matrix

2．4 箭筈豌豆主要指標(biāo)的聚類分析

鑒于箭筈豌豆各性狀指標(biāo)的主成分分析結(jié)果(表4)，選擇籽粒產(chǎn)量、鮮草產(chǎn)量、單株粒數(shù)和單株莢數(shù)4 項指標(biāo)對42 份箭筈豌豆種質(zhì)材料進(jìn)行聚類分析(表5)，結(jié)果表明，42 份種質(zhì)材料可以分為4類。第Ⅰ類包括蘇箭3 號、隴箭1 號、西牧820 和333/A 共4 份材料，鮮草產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量均為最高，同時也具有較高的單株莢數(shù)和單株粒數(shù)，屬于優(yōu)質(zhì)材料;第Ⅱ類有3 份材料，分別為山西春箭碗、MB5/794和波蘭箭碗，具有較高的單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、鮮草產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量，屬于良好材料;第Ⅲ類有12 份材料，單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、鮮草產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量均為一般，屬于普通材料，他們分別為葡2105-8、S79-11、草原791、麻色箭碗、野豌豆、黑龍江箭碗、山東箭碗、匈牙利、95-99、新疆箭碗、7501 和羅267;第Ⅳ類有23 份材料，單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、鮮草產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量均偏低，屬于較差材料，包括煙臺箭碗、324、淮箭1 號、中752、大莢箭碗、78-11、蘇箭4 號、B65、79-2、22216、雁玉二號、異葉箭碗、2638、鹽城青、652、102、中741、2637、326、紅旗頭箭碗、104、328和黑皮箭碗。

2．5 箭筈豌豆的主要性狀指標(biāo)

由于生育期是影響箭筈豌豆種植方式的關(guān)鍵因素，同時基于聚類分析結(jié)果(表5)，只對相對較好的第Ⅰ、Ⅱ類種質(zhì)資源材料的單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、生育期、籽粒產(chǎn)量、鮮草產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(表6)，結(jié)果表明，Ⅰ類種質(zhì)資源蘇箭3 號的籽粒和鮮草產(chǎn)量均為最高，分別達(dá)到了2 990．25 和35 967．38 kg·hm－2，同時，生育期只有103 d，相對最短;隴箭1 號與333/A同樣具有較高的籽粒和鮮草產(chǎn)量，分別達(dá)到了2 909．73、35 685． 68 和2 945． 45、35 379． 68 kg·hm－2，但是生育期略長，分別為116 和115 d;西牧820 雖然也具有較高的籽粒和鮮草產(chǎn)量，兩個品種分別達(dá)到了2 911．53 和35 411．63 kg·hm－2，但是生育期較長，達(dá)到了130 d。第Ⅱ類種質(zhì)資源材料的籽粒產(chǎn)量在2 623．26 ～2 778．15 kg·hm－2，鮮草產(chǎn)量在32 357．70 ～33 745．03 kg·hm－2，生育期相對第Ⅰ類種質(zhì)資源略長，為125 ～138 d。

表5 箭筈豌豆主要指標(biāo)的聚類結(jié)果Table 5 Clustering results of Vicia sativa main indices

表6 箭筈豌豆的主要性狀指標(biāo)Table 6 Main trait indices of Vicia sativa

3 討論

箭筈豌豆是我國重要的肥飼兼用作物，相對較高的籽粒和鮮草產(chǎn)量是其栽培和推廣的基礎(chǔ)。供試的42 份箭筈豌豆種質(zhì)資源中，鮮草產(chǎn)量超過30 000．00 kg·hm－2的材料有7 份，這7 份材料的籽粒產(chǎn)量也相對較高，超過了2 600．00 kg·hm－2，說明，這7 份材料在甘肅省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的前景十分廣闊。

目前，甘肅省綠肥的應(yīng)用模式主要包括麥類作物收獲后的套、復(fù)種［20］，玉米(Zea mays)前期間作［4-5，7］，馬鈴薯(Solanum tuberosum)綠肥間作［21］，果樹綠肥間作［17］和單種綠肥［17，22］5 種方式。箭筈豌豆作為主要的綠肥作物種類，在利用模式的選擇上，生育期是關(guān)鍵因素。其中，麥類作物收獲后套、復(fù)種和玉米前期間作兩種利用模式，考慮到甘肅省麥?zhǔn)蘸蟮挠行Э臻e期的時間和玉米前期生長緩慢的特點，則需要生育期相對較短的箭筈豌豆品種，而與馬鈴薯間作則需要早中熟品種，與果樹間作和單作時，生育期將不再是決定因素，只要有高的生物產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量即可。在這7 份材料中，蘇箭3 號、隴箭1 號和333/A 的生育期小于120 d，屬于早熟品種，各種利用模式均可;山西春箭碗和MB5/794 的生育期為120 ～130 d，屬于中熟品種，則適宜與馬鈴薯間作、與果樹間作和單作等;西牧820 和波蘭箭碗的生育期在130 d 以上，屬于晚熟品種，則只適宜與果樹間作和單作兩種利用方式。

本研究結(jié)果表明，箭筈豌豆的鮮草產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量只與單株莢數(shù)、單株粒數(shù)之間呈極顯著正相關(guān)，與生育期等指標(biāo)之間的相關(guān)性不顯著。這與李振華等［23］得出豌豆生育期與籽粒產(chǎn)量和鮮草產(chǎn)量之間極顯著正相關(guān)，是影響鮮草產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量的重要因子的結(jié)論不完全一致，這可能是因為供試豌豆品種和種植地區(qū)的環(huán)境不同所致。這也進(jìn)一步說明，不同地區(qū)應(yīng)根據(jù)其具體的種植環(huán)境及利用方式去篩選適宜當(dāng)?shù)胤N質(zhì)的品種資源。

4 結(jié)論

42 份箭筈豌豆種質(zhì)資源各性狀指標(biāo)的含量存在明顯差異，其中單株莢數(shù)和單株粒數(shù)是構(gòu)成箭筈豌豆產(chǎn)量的主要要素。籽粒產(chǎn)量、鮮草產(chǎn)量、單株粒數(shù)和單株莢數(shù)4 個指標(biāo)在實際意義上可以反映箭筈豌豆性狀的優(yōu)劣。

42 份箭筈豌豆種質(zhì)材料通過籽粒產(chǎn)量、鮮草產(chǎn)量、單株粒數(shù)和單株莢數(shù)4 項指標(biāo)進(jìn)行聚類，可以分為4 類。第Ⅰ類有4 份材料，鮮草產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量均為 最 高，分 別 在35 379． 68 ～35 967． 38 和2 945．45 ～2 990．25 kg·hm－2，生育期在103 ～130 d，屬于優(yōu)質(zhì)材料;第Ⅱ類有3 份材料，鮮草產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量相對較高，分別為32 357．70 ～33 745．03 和2 623．26 ～2 778．15 kg·hm－2，生育期在125 ～138 d，屬于良好材料。

在相對較好的7 份箭筈豌豆材料中，蘇箭3號、隴箭1 號和333/A 屬于早熟品種，麥類作物收獲后的套復(fù)種、玉米前期間作、馬鈴薯綠肥間作、果樹綠肥間作和單種綠肥5 種利用模式均適宜;山西春箭碗和MB5/794 屬于中熟品種，則適宜與馬鈴薯間作、果樹間作和單作等;西牧820 和波蘭箭碗屬于晚熟品種，則只適宜與果樹間作和單作兩種利用方式。

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